Συντάχθηκε 01-11-2013 16:16
από Balasi Panagiota
Email συντάκτη:
Ενημερώθηκε:
-
Ιδιότητα: -.
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρονικών Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
ΜΑΚΡΟΠΟΥΛΟΥ ΝΙΚΟΛΑΟΥ
με θέμα
Σχεδίαση Λογισμικού και Υλικού για Ρομπότ Επίλυσης Λαβυρίνθων
Δευτέρα 4 Νοεμβρίου 2013, 11πμ
Αίθουσα 2041, Κτίριο Επιστημών, Πολυτεχνειούπολη
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Διονύσιος Πνευματικάτος (συνεπιβλέπων)
Αναπληρωτής Καθηγητής Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης (συνεπιβλέπων)
Επίκουρος Καθηγητής Γεώργιος Χαλκιαδάκης
Περίληψη
Το θέμα της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση και η κατασκευή του υλικού και του λογισμικού ενός μικρού ρομποτικού οχήματος βασισμένου στην πλατφόρμα arduino, ικανού να επιλύει ένα λαβύρινθο, δηλαδή να εξερευνά και να χαρτογραφεί πλήρως έναν λαβύρινθο, ώστε κατόπιν να είναι σε θέση να πλοηγηθεί προς οποιοδήποτε σημείο του σχεδιάζοντας και ακολουθώντας βέλτιστες (πιο σύντομες) διαδρομές. Το ρομποτικό όχημα διαστάσεων 15cm x 10cm κατασκευάστηκε εξ αρχής χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικά υλικά γενικού σκοπού και εξοπλίσθηκε με δύο τροχούς που παρέχουν διαφορική κίνηση, με μία συστάδα αισθητήρων φωτός για την αναγνώριση γραμμών στο δάπεδο, και με ασύρματη σύνδεση RF για επικοινωνία με υπολογιστή. Ο έλεγχος όλων των ηλεκτρονικών στοιχείων πάνω στο όχημα επιτυγχάνεται μέσω της πλατφόρμας arduino, η οποία προγραμματίσθηκε κατάλληλα για να τα υποστηρίζει. Λόγω της περιορισμένης υπολογιστικής ικανότητας της πλατφόρμας arduino, προτείνουμε μια προσέγγιση συνεργατικής λειτουργίας του ρομποτικού οχήματος μέσω της ασύρματης σύνδεσης με λογισμικό που εκτελείται σε απομακρυσμένο υπολογιστή και έχει υλοποιηθεί στο περιβάλλον processing. Το λογισμικό αυτό είναι υπεύθυνο για την καταγραφή του χάρτη και για τον σχεδιασμό όλων των διαδρομών, ενώ παράλληλα παρέχει και γραφικό περιβάλλον όπου ο χρήστης μπορεί να παρακολουθήσει σε πραγματικό χρόνο την πορεία της εξερεύνησης, καθώς και την αποτύπωση του λαβυρίνθου, ενώ έχει την δυνατότητα να υποδείξει σημεία του λαβυρίνθου όπου επιθυμεί να κινηθεί το όχημα. Για αποτελεσματικότερη εξερεύνηση και χαρτογράφηση προτείνεται η χρήση του αλγόριθμου του Tremaux με μια ευριστική μέθοδο που χρησιμοποιεί την τοπικότητα ως κριτήριο, σε συνδυασμό με τον αλγόριθμο του Dijkstra ο οποίος λύνει το πρόβλημα της εύρεσης βέλτιστων (συντομότερων) μονοπατιών από την τρέχουσα θέση του ρομπότ στον λαβύρινθο προς όλες τις άλλες (single source shortest path). Το υλοποιημένο σύστημα ρομπότ-υπολογιστή δοκιμάστηκε με επιτυχία σε λαβυρίνθους σχεδιασμένους με μαύρες γραμμές σε λευκό δάπεδο που περιείχαν πολλούς κόμβους, κύκλους και εναλλακτικές διαδρομές.
